CA1147581A

CA1147581A - Device for applying a deforming force to a workpiece

Info

Publication number: CA1147581A
Application number: CA000353161A
Authority: CA
Inventors: Ghislain A.J.M. Martelee
Original assignee: Cockerill SA
Current assignee: Cockerill SA
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1980-06-02
Publication date: 1983-06-07
Also published as: US4325274A

Abstract

R E S U M E Un dispositif hydraulique comprenant des moyens d'action à progression continue qui sont entraînés d'abord par un premier moyen d'entraînement hydraulique à vitesse rapide, puis par un second moyen d'entraînement hydraulique à vitesse lente avec effort croissant jusqu'à une valeur prédéterminée sans qu'il se produise jamais aucun blocage en fin de travail.SUMMARY A hydraulic device comprising continuously progressing action means which are driven first by a first fast speed hydraulic drive means, then by a second slow speed hydraulic drive means with increasing force up to a predetermined value without any blocking occurring at the end of work.

Description

5~

Dispositi~ pour appliquer un ef~ort de deformation sur .___________________._____________________ ~____ _____ une pièceO
_______ __ La présent2 invention concerne un disposlti f hydraulique pour produire un effort de déformation destiné
à ef~ectuer une déformation en deçà ou au-dela de la limite élastique sur une surface re3treinte d 7une pièce~
Un dispositl~ de ce genre peut par exemple servir au serrage de boulons et d'écrous sous des couples élevé~.
I1 est courant , dans la fabrication de pièces de chau-dronnerie et d'engin~ mécaniques, de serrer manuellement le~ écrous et les boulons sous des couples allant jusqu'à
quelque 250 kilogramme~metre~.
Pour alléger le travail de serrage manuel qui . exige un e~ort musculalre accablant, il a ét~ proposé
une clé de ~errage hydraulique destinée a tran~former une énergie hydraulique en couple de serrage~ Il s'agi~ d'un outil comprenant une roue ~ rochet entra~née par un cliquet actionne dans les deux sens par le piston d'un vérin hydraulique. Un carré solidaire de la roue à rochet s'adapte au boulon au moyen d'un moufle et une série de cycles aller-retour du p~ston du vérin entra~ne le boulon et réalise ainsi le serrage de celui-ci. Cet outil a essentiellement deux désavantages~ Le przmier est qu'il lui faut un temps relati~ement long pour e~ecteur le serrage d'approche puiqu'il lui faut plusieurs cycles aller-retour, typiquement une dou~aine de cycles par -- 2 ~

tour de boulon ou d'écrou~ A~ant que la clé ne se trouve maintenue en place sur le boulon ou l'écrou à serrer~ il faut donc de très nombreux cycles aller et retour du piston du vérin. Pendant cette phase d'approche~ l'ouvrier est obligé de tenir l'ou~il à la main jusqu1au moment où
il se produi~ un ef~ort de réaction qui maintiendra l'outil en position avant que ne com~ence le serrage final, et ~
chaque course retour du vérin, 1'effort de réaction tombant à z~ro, l'ou~rier doit tenir l'outil à la main9 sauf s'îl tient en place par son propre poids. Le deuxième désavantage de cet outil connu est que l'encliquetage de la roue ~
rochet devient di~icile à réaliser et.même fort aléa-toire en fin de course du piston du vérin lorsque le serrage est pratiquement atteint. En e~fet, la course restant à ~aire par le piston peut alors être insuffisa~te pour que le cl~quet passe d'une dent de la roue à rochet à la dent sulvante et y réalise l'encliquètage pour ache~er le serrage. L'expérience a fait constater qu'il se produit à ce moment de nombreux blocages de la cle qui de~ien~
alors indémontable. De plus, cet outil travaille assez mal en serrage d'approche car il est en ~ait adapté pour résister à de hautes pressions bi.en que , en phase d'approche, il travaille uniquem~nk en basse pression, étant ainsi à ce moment-là largement surdimensio~né.
Le problème que vise ~ resoudre l'invention ~` e~t e3s~ntiellement d'évi-ter les blocages malencontreux évoqués plus haut, de procurer un outil qui se malntienne automatiquement en place pendan~ son emp~oi et egalement d'accélérer le serrage d'approche et surto~lt le dégagement d~ l'outil.
L'invention r~soud ce probl~me gr~ce à un dispositif dans lequel des moyens d'actlon a progression continue sont entra~nés d'abord par un premier moyen d'entra~nement hydraulique à ~itesse rapide, puis par un second moyen d'entra~nement hydraulique à vitesse ~75~

lente avec effort croissant jusqu'à une valeur prédé-terminee. Dans un mode de realisa-tion prefere, le moyen d'entralnement à vitesse rapide est un moteur hydraulique et le moyen d'entralnement a vi-tesse lente S est un vérin hydraulique. En phase d'approche, c'est le moteur hydraulique qui est mis en route avec un couple reglable et des qu'une réaction se produit, le moteur hydraulique s'arrête et maintient un couple ou un effort constant tandis que le vérin hydraulique est actionné à ce moment afin d'appliquer un eEfort crois-sant jusqu'à une valeur prédeterminée. Dès que le vérin hydraulique est libéré, sa course retour se trouve automatiquement rattrapée par la rotation du moteur, ce qui a pour effet de maintenir automatiquement le dispo-sitif en position.
En conséquence, et selon la revendicationprincipale annexee, l'invention vise essentiellement un dispositif hydraulique pour appliquer un effort de déformatlon sur une pièce, caractérise en ce qu'il ~0 comprend des moyens d'action à progression continue;
un premier moyen d'entralnement raccordé à un circuit hydraulique et couplé mécaniquemen1 aux moyens d'action pour entra~ner ceux ci à vitesse rapide; un second moyen d'entralnement raccordé à un circuit hydraulique et couplé mécaniquement aux moyens d'action pour : entralner ceux-ci à vitesse lente avec effoxt crolssant -jusqu'à une valeur maximum prédéterminéej un premier commutateur commandant le circuit hydraulique afin d'actionner le premier moyen d~entrainement; un second commutateur de co~mande, ce second commutateur ayant une position repos et une position travail, ce second commu-tateur étant connecté pour que, lorsqu'il se trouve en - position repos, le circuit hydraulique réponde a la commande du premier commutateur et que, lorsqulil se trouve en position travail, il commande le circuit `:~

' ~4758~.

hydrauli~ue a~in d'actionner le second moyen d'en-tra~nement.
~ vention est exposée plus en détail dans ce -qui suit avec réference aux dessins ci-joints sur les-quels: ~ les figures 1 et 2 illustrent, respectivementen elevation avec arrachement et en plan, un exemple de mode de realisation destine au serrage de boulons et d~ecrous; - la ~igure 3 illus-tre schematiquement un exemple de mode de realisation destine ~ produire une deformation.
, Sur les figures 1 et 2, en 1 est represente un moteur hydrauli~ue fixe a une extremi~e d~un bras d7action 5 ~

Arrangements for applying a deformation effect on .___________________._____________________ ~ ____ _____ one pieceO
_______ __ The present invention relates to a device hydraulic to produce a deformation force intended to ef ~ perform a deformation below or beyond the elastic limit on a shrunken surface of a piece ~
Such a device can for example be used for tightening of bolts and nuts under high torques ~.
It is common in the manufacture of heating parts dronnerie and mechanical ~ machine, to tighten manually the ~ nuts and bolts under torques up to some 250 kilogram ~ meter ~.
To lighten the manual tightening work which . requires an overwhelming muscular e ~ ort, it was ~ proposed a hydraulic errage key intended for tran ~ to form a hydraulic power in tightening torque ~ This is ~ a tool comprising a wheel ~ ratchet entered ~ born by a ratchet operates in both directions by the piston of a hydraulic cylinder. A square attached to the ratchet wheel adapts to the bolt by means of a flask and a series of round trips of the p ~ ston of the cylinder entered ~ do the bolt and thus achieves the tightening thereof. This tool has essentially two disadvantages ~ The first is that it takes a relatively long time to e ect the tightening approach since it needs several cycles round trip, typically a dou ~ groin of cycles per - 2 ~

bolt or nut turn ~ A ~ as long as the key is not found held in place on the bolt or nut to be tightened ~ it therefore, there are very many round trips from cylinder piston. During this approach phase ~ the worker is obliged to hold the eye in his hand until the it occurs ~ a reaction effect that will hold the tool in position before the final tightening begins, and ~
each return stroke of the cylinder, the reaction force falling at z ~ ro, the operator must hold the tool by hand9 unless it is holds in place by its own weight. The second disadvantage of this known tool is that the locking of the wheel ~
ratchet becomes di ~ icile to achieve and even strong randomness at the end of the cylinder piston stroke when the tightening is practically achieved. In fact, the race remaining at ~ area by the piston may then be insufficient ~ te for the cl ~ quet goes from one tooth of the ratchet wheel to the tooth sulvante and carries out the snap-fastening there to purchase the Tightening. Experience has shown that it occurs at this time many blockages of the key which of ~ ien ~
then cannot be dismantled. In addition, this tool works fairly poorly tightening approach because it is ~ has adapted for withstand high bi pressures while in phase approach, it works only ~ nk at low pressure, thus being at that time largely oversized ~ born.
The problem that the invention aims to solve ~ `e ~ t e3s ~ ntiellement to avoid unfortunate blockages mentioned above, to provide a tool that keeps automatically in place during its use and also to accelerate the approach tightening and overto ~ lt the clearance of the tool.
The invention r ~ weld this problem ~ me gr ~ this to a device in which actlon means has progressed are entered ~ born first by a first means of hydraulic drive at rapid speed, then by a second means of hydraulic drive at high speed ~ 75 ~

slow with increasing effort to a predefined value finished. In a preferred embodiment, the fast speed drive is a motor hydraulic and the slow-moving entrainment means S is a hydraulic cylinder. In the approach phase, it is the hydraulic motor which is started with a adjustable torque and as soon as a reaction occurs, the hydraulic motor stops and maintains torque or constant force while the hydraulic cylinder is activated at this time in order to apply a cross eEfort health up to a predetermined value. As soon as the hydraulic cylinder is released, its return stroke is located automatically caught by the rotation of the motor, this which has the effect of automatically maintaining the sitive in position.
Consequently, and according to the appended main claim, the invention relates essentially to a hydraulic device for applying a force of deformation on a part, characterized in that it ~ 0 includes means of action with continuous progression;
a first entrainment means connected to a circuit hydraulic and mechanically coupled to the means of action to enter ~ ner those at high speed; a second entrainment means connected to a hydraulic circuit and mechanically coupled to the means of action to : bury them at slow speed with effoxt crolssant -up to a predetermined maximum valuej a first switch controlling the hydraulic circuit so to activate the first means of training; a second control switch, this second switch having a rest position and work position, this second commu-being connected so that when it is in - rest position, the hydraulic circuit responds to control of the first switch and that, when in working position, it controls the circuit `: ~

'~ 4758 ~.

hydrauli ~ ue a ~ in to activate the second means of dragging.
~ vention is discussed in more detail in this -which follows with reference to the attached drawings on the-which: ~ Figures 1 and 2 illustrate, respectively in elevation with cutaway and in plan, an example of embodiment intended for tightening bolts and nuts; - the ~ igure 3 illus-tre schematically a example of embodiment intended to produce a deformation.
, In Figures 1 and 2, in 1 is represented a hydraulic motor fixed at one end to an action arm

2. Le moteur 1 est couple mecaniquement a un arbre 3 sur lequel est calee une vis sans fln 4 associee ~ un manchon ~ilete 5 duquel est solidaire un carre conduc~
teur 6. Sur celui ci peut etre fixe un moufle Inon montre) propre a s'adqpter ~ la tête du boulon ou a l'ecrou a serrer. A son extrémi~é libre, le br~s d~actio~ 2 est articulé sur un bras de réaction 7 se terminant par une plaque d'appui 8. Entre les bras 2 et 7 est placé un verin hydraulique s~mplement plonguer 9 ~ui se trouve maintenu en place gr~ce à l'effet clu ressorb 10. Le moteur 1 et le ~erin 9 sont connect;és pax les con~
nexions 11 et 91. ~ un groupe hydraulique (non montré) commandé par ------ -~~~ ----~ - ~~ `~~ ~~~--~-~~ ~~~ ~~~-.. . ... ... . .... . . . . . _ ~ .. _ , _ . _ _ ~7~

un dispositi électrique de commande à distance manoeuvré
par l'opérateur. Le moteur hydraulique 1 sert à entra~ner les moyens d'action (arbre 3, vis 49 manchon 5 e-t carr~
conducteur 6~ a vites~e rapide avec Gouple réglable et le vérin hydraulique 9 sert à entrainer les moyens d'action à vitesse lente avec effort croissant ~u~qu'à
une valeur prédé-terminée 7 SOUS la commande de 1'opérateur.
L'emploi de 1'appareil se fait de la manière suivante. A 1'aide d'un interrup-teur marche avant/ arr~t/
1~ marche arrière sur le dispositif de commande à distance, l'opéra-teur met en route le moteur 1 qui entra~ne alors l'arbre 3 en rotation à grande vitesse t et partant égale-ment le carré oonducteur 6 par l'internédiaire de la vis 4 et du manchon 5 : le serrage d'approche s~e~fectue ainsi de façon rapide, beaucoup plus rapidement que ce que permet l'appareil connu, et également de façon conti~ue.
Dès qu'un ef~ort de réaction se produit par l'en-tremise du bras de réaction 7, le moteur l s'arr8te en maintenant un couple préréglé constant. L'operateur manoeuvre alors un bouton-poussoir prévu sur le dispositi~ de télécommande afin d'actionner le vérin ~. Le piston de celui-ci déplace angulairemen-t le bras 2 par rapport au bras de réaction 7, entrainant la carr~ 6 qui serre ainsl le boulon ou l'écrou à vitesse lente avec une force croissante JUSqU 'à
une valeur maximum préréglée mesurée. En l~bérant le bouton-pou~soir, le piston du vérin ef~ectue sa course retour ta~dis qus le moteur 1 se ~eme-t automatiquement en rotation , cette rotation rattrapant ainsi automati~
quement la course retour du ~érin~ Le dispositi~ se trouve de cette façon automatiquement maintenu en posltion de travail. Le serrage est ainsi réalisé rapidemen~ et s~ns blocage aucun.
Dans un mode d'exécution avantageux, le moteur 1 et le vé~in 9 sont montés de façon détachable par encli-quetage. Cela permet de transporter la clé proprement dite sans atre gané par les connexions hydrauliques nécessaires pour la co~mande des moyens d'en~ra~nemen-t et également de placer ces eonnex~ons en différentes positions, en encllquetant par exemple le moteur 1 en diverses posltions décalées angulairement autour de son axe. On évite ainsi de d~ r déconnecter les connexions hydrauliques et on évite l'lntroduction de poussières dans les parties non protégée~
(par des filtres) du circuit hydraulique~
I.e dispositi~ suivant l'invention peut également ~tre adapté pour d'autres travaux de dé~ormation de pièces, par exemple des travaux de redressement de zones déformées 'dans une pièce profilée. Un mode de réalisa-tion à cet ef~et est illustré à titre d'exemple à la figure 3. Les m~mes références que sur les figures 1 et 2 désignent des organes identlques ou ayant une ~onction équivalente. Sur la ~igure 3 on voit qu'à l'extrémit~ libre du bras d'action 2 un axe 7 s'é-tend transversalement au bras 2 et se tr~uve couplé mécaniquement au manchon fileté 5 afin d'8-tre entra~né suivant un déplacement longitudinal à vitesse 2~ rapide pendan~ la phase d'approche~ Le vérin hydraullque 9 est monté à l'extrémité de l'axe 7 et lorsqu'il se trouve act~onné sou~ la commande de l'op~rateur, il e~ectue le travail de dé~ormation effective à vites~e lente avec, e~ort croissant 5Ur la pièce à redres er A. Ici aussi, la course retour du piston du vérin 9 se trou~e automati-quement rattrapée par la rotation du moteur 1.
Il est bien entendu que les modes de réalisa-tion décrits plu5 haut ne sont que des exemples illustratlfs et que des var~ations peuvent ~tre apportées par l'homme de l'art dans l'esprit de l'in~entionD 2. Motor 1 is mechanically coupled to a shaft 3 on which is held a screw without fln 4 associated ~ a sleeve ~ ilete 5 which is integral with a conduc square tor 6. On this one can be fixed a muffle Inon shown) suitable for fitting the head of the bolt or nut to tighten. At its extremi ~ é free, the br ~ sd ~ actio ~ 2 is articulated on a reaction arm 7 ending in a support plate 8. Between arms 2 and 7 is placed a hydraulic cylinder only plunge 9 ~ which is located held in place thanks to the resorb 10 clu effect.
motor 1 and the ~ erin 9 are connected; és pax les con ~
connections 11 and 91. ~ a hydraulic unit (not shown) ordered by ------ - ~~~ ---- ~ - ~~ `~~ ~~~ - ~ - ~~ ~~~ ~~~ -... ... .... ..... . . . . _ ~ .. _, _. _ _ ~ 7 ~

an electric remote control device operated by the operator. The hydraulic motor 1 is used to drive ~ ner the means of action (shaft 3, screw 49 sleeve 5 and square ~
driver 6 ~ fast ~ e fast with adjustable pin and the hydraulic cylinder 9 is used to drive the means action at slow speed with increasing effort ~ u ~ than a predefined value 7 UNDER the operator's command.
The device is used in the manner next. Using a forward / stop / stop switch 1 ~ reverse on the remote control device, the opera-tor starts the engine 1 which entered ~ then the shaft 3 rotating at high speed t and therefore also the conductive square 6 by means of the screw 4 and sleeve 5: the approach tightening is done quickly, much faster than what allows the known device, and also conti ~ ue.
As soon as a reaction ef ~ ort occurs by the in-tremise of the reaction arm 7, the motor l stops while maintaining a constant preset torque. The operator then maneuvers a push button provided on the remote control ~
in order to actuate the cylinder ~. The piston of it moves angularly the arm 2 relative to the reaction arm 7, causing the square ~ 6 which tightens ainsl the bolt or the nut at slow speed with increasing force UNTIL
a measured maximum preset value. By releasing it button-pou ~ evening, the cylinder piston ef ~ ectue its course return ta ~ tell qus engine 1 ~ eme t automatically in rotation, this rotation thus automatically catching up ~
only the return stroke of the ~ erin ~ The dispositi ~ is automatically finds itself in this way of work. Tightening is thus carried out quickly ~ and s ~ ns blocking none.
In an advantageous embodiment, the motor 1 and the vé ~ in 9 are detachably mounted by snap-on query. This allows you to transport the key itself without the need for the necessary hydraulic connections for co ~ order means of ~ ra ~ nemen-t and also to place these eonnex ~ ons in different positions, in for example locking the motor 1 in various positions angularly offset around its axis. This avoids disconnect hydraulic connections and avoid lntroduction of dust in unprotected parts ~
(by filters) of the hydraulic circuit ~
Ie dispositi ~ according to the invention can also ~ be suitable for other design work ~ ormation of parts, for example work to rectify deformed areas 'in a profiled room. A mode of realization with this ef ~ and is illustrated as an example in Figure 3. The m ~ mes references that in FIGS. 1 and 2 designate bodies identical or having an equivalent anointing. On the ~ igure 3 we see that at the end ~ free of the action arm 2 an axis 7 stretches transversely to the arm 2 and is tr ~ uve mechanically coupled to the threaded sleeve 5 in order to 8-be entered ~ born following a longitudinal movement at speed 2 ~ rapid pendan ~ the approach phase ~ The hydraullic cylinder 9 is mounted at the end of axis 7 and when it is act ~ onné sou ~ the operator command ~ r, it e ~ ectue design work ~ effective at slow speed ~ e with, e ~ ort increasing 5Ur the piece to straighten er A. Here too, the return stroke of the piston of the jack 9 is hole ~ e automatically only caught up by the rotation of the motor 1.
It is understood that the embodiments tion described above are only illustrative examples and that variations can be made by humans art in the spirit of in ~ entionD

Claims

The realizations of the invention, about of which an exclusive property or private right light is claimed, are defined as follows:

1. Hydraulic device for applying a deformation force on a part, characterized in that that it includes means of action with continuous progression naked; a first drive means connected to a circuit baked hydraulically and mechanically coupled to the means of action to drive these at high speed; a second drive means connected to a hydraulic circuit liquefied and mechanically coupled to the means of action to drive these at slow speed with increasing effort up to a predetermined maximum value; a first switch controlling the hydraulic circuit so to activate the first drive means; a second control switch, this second switch having a rest position and a work position, this second switch being connected so that when it is in the rest position, the hydraulic circuit responds to the control of the first switch and that, when in working position, it controls the circuit hydraulic in order to activate the second means of dragging.

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises: an action arm;
a shaft on which an associated worm screw is fixed to a threaded sleeve integral with a conducting square;
a reaction arm articulated at the end of the arm where the threaded sleeve is mounted; a motor hydraulic mechanically coupled to the shaft to drive the latter rotating at high speed with adjustable torque and to maintain a constant torque when stopped; a jack hydraulic simply plunger mechanically coupled between the action arm and the reaction arm and held in place by a spring, this cylinder used to move angularly the action arm relative to the arm of slow speed reaction with increasing effort to a predetermined value; a first switch controlling the hydraulic circuit in order to activate the hydraulic motor; a second control switch, having a rest position and a working position, said second switch being connected so that when it is in the rest position, the hydraulic circuit responds to the command of the first switch and that, when it is in the working position, it controls the hydraulic circuit to actuate the hydraulic cylinder.

3. Device according to claim 1, charac-terrified in that it includes: an action arm; a tree on which is fixed a worm screw associated with a sleeve threaded; an axis coupled to said threaded sleeve and extending transversely to the action arm, said axis being torque so as to be dragged along a long-tudinal; a hydraulic motor mechanically coupled to the shaft to drive it in rotation at speed fast; a hydraulic cylinder fixed to one end of said axis; a first switch controlling the circuit hydraulics to operate the hydraulic motor; a second control switch, having a rest position and a working position, said second switch being connected so that, when in the rest position, the hydraulic circuit responds to the command of the first switch and when in position work, he controls the hydraulic circuit in order to actuate said cylinder.